工艺数据的特点

    工艺数据作为工程数据的一种形式，具有许多独特的特点: (1)数据类型复杂：从数据形式化表达的一般格式看，任何数据皆能表示为三元组(实体、属性、属性值)及其关联集。对于传统的商用数据，用基本数据类型，如字符型、整型、浮点型等及其它们的组合就能构造出三元组中的数据类型。与商用数据不同，工艺数据不仅包含了传统数据中的数据类型，而且还涉及到它们中所没有的变长数据、非结构化的长字串、具有复杂关联关系的图形数据、过程类数据等。因此，工艺数据是由复杂的数据类型所构成的。 (2)动态的数据模式：除静态工艺数据外，动态工艺数据是在工艺设计过程中由各个问题求解行为所产生的中间及最终设计结果。虽然中间结果数据在问题求解完成后要被删除，但在问题求解过程中，必须具备动态数据模式来支持对上述数据的处理，这完全不同于传统商用数据的处理模式。 (3)数据结构复杂：工艺数据的复杂数据类型及动态数据模式的特点，又导致了其数据结构的复杂与实现上的困难。虽然局部工艺数据可采用常用的线性表、数结构，链表结构等来实现，但一般认为，全局工艺数据涉及到一复杂的网状结构。 

    工艺数据结构

    在CAPP软件开发中，要使用到各种工艺数据结构来支持工艺规划操作。通常，工艺数据结构指工艺数据之间的组织形式，其由逻辑结构和物理结构两方面构成。工艺数据的逻辑结构仅考虑工艺数据元素之间的关系，它独立于数据的存储介质；工艺数据的物理结构则指工艺数据在计算机存储设备中的表示及配置，即工艺数据的存储结构。通常所指的工艺数据结构一般是指工艺数据的逻辑结构。

    工艺数据的逻辑结构是在用户面前呈现的形式，是用户对数据的表示和存取方式。系统通过特定的软件把数据元素写入存储器，构成了数据的物理结构，这一过程称为映象。一般而言，同一逻辑结构可映象出多个物理结构。数据逻辑结构的物理实现通常采用顺序法和链接表法两种模式实现。顺序法实现必须首先预定义一块连续的存储空间，然后在该空间范围内执行相关特定数据结构的操作;而链接表法则动态地设置可分隔的存储空间，通过指针构成相应的数据结构模式。因此，顺序法有静态存储空间的含义，链接表法有动态存储空间的性质。

    第四节 CAPP技术分析

    CAPP作为企业信息化建设的关键和核心技术之一，原有的、过时的软件开发技术已不能适应企业信息化对CAPP系统提出的要求。下面对CAPP开发技术进行分析。

    1.4.1当前CAPP软件的应用和开发技术现状

    CAPP软件在广义的CAD领域中是研究和发展较早的软件技术之一，但与同类的 CAD/CAM的软件技术相比，CAPP软件的发展却大大落后于CAD、CAM软件。于是在许多企业里，加工部门早已用上了CAM软件，产品的设计部门早已甩掉了图板，甚至用上了三维的设计和分析软件，而工艺设计部门却迟迟扔不了钢笔，仍然重复着几十年来的工作习惯和方法。个别企业为了追求计算机应用的普及，使用一些通用的办公软件，或者二维CAD软件来代替CAPP工作。90年代中后期，制造业的企业信息集成成为大家关注的热门话题，在一些企业实施了企业级的PDM或MRPII甚至ERP软件后，才发现CAPP成为阻碍企业信息化建设的瓶颈。

    同时一些比较敏感的专家在90年代中后期重新衡量了CAPP软件在企业内应发挥的作用，逐步抛弃了传统的CAPP的研究方法，开发重点从注重工艺过程的自动生成，转向为工艺设计人员提供软件工具，同时为企业的信息化建设提供服务。CAPP产品的研发在中国开始活跃起来，CAPP软件技术得到了迅速的发展。

    90年代末，各种实用化的CAPP开始走向市场，其开发方法和重点也各不相同，有的CAPP系统在CAD图形平台的基础上开发，然后将生成的工艺数据传送到其它的数据库系统中；有的CAPP系统在某种特定的数据库系统上生成工艺数据，然后在CAD平台上生成工艺卡片；甚至也有CAPP系统是纯粹的工艺卡片的填写工具，其生成的工艺卡片是某种特定的文件。这些CAPP软件都能为工艺人员提供一定的服务和帮助。

    以上的三种CAPP系统都很难满足企业工艺设计的全过程要求，也不能满足现代企业对信息化建设的需求。现代CAPP，即面向企业全面信息化建设的网络化集成工艺设计平台成为目前和今后CAPP研究开发的重点。

    1.4.2现代CAPP软件应具备的技术特点

    (1)工艺数据的格式化是现代CAPP要重点解决的问题之一。

    工艺卡片是工艺设计人员日常工作的主要对象，CAPP软件很容易定位为工艺卡片的生成工具，然而企业真正关心的是工艺卡片上反映的工艺数据，工艺卡片只是工艺设计人员要表达的工艺数据的格式化载体（或称表现形式）。工艺数据的格式化是现代CAPP要重点解决的问题之一。

    一个工艺设计中涉及的工艺数据多种多样，有反映产品属性的数据，有反映工艺技术条件和装备的数据，有反映加工的工艺路线、过程和步骤的数据，也有反映工艺简图的图形数据。同时各种工艺数据有一定的联系。对所有这些数据进行归纳和总结，并进一步抽象，得到一个能对所有的工艺数据进行格式化处理的软件模型是现代平台化的CAPP首先要考虑的问题。工艺格式的概念从而产生。

    根据上述的设计思想，CAPP系统的数据库结构中至少有三类基础的数据表，即工艺格式类，工艺卡片类，和工艺数据类数据表。这种CAPP软件的设计方法为CAPP软件的平台化奠定了坚实的基础。

    其好处有三点：

    1、 企业的信息化建设提供了完备的、统一的工艺数据库接口。保证不同专业的工艺设计结果存放在相同结构的数据库中，保证了整个企业中的工艺数据能被其他信息系统（PDM、MRPII等）方便和准确地查询。

    2、 工艺卡片中所填写的任何工艺数据都能明确地表达具体的含义，卡片中的数据不是无序的分散的文字或图形，因此CAPP系统能够为工艺人员在工艺设计工作中提供智能化的在线工艺资源数据辅助，标准化的单元工艺复用，以及典型工艺的生成和利用，同时也为各种CAPP专家系统提供了数据结构基础。

    3、 卡片和工艺数据从根本上得到了分离。保证了企业的工艺数据在企业的工艺标准更新后仍能有效的利用。从软件本身保证了工艺设计工作的连续性和继承性。

    (2)现代CAPP系统要求构建在一种标准的对象模型的基础上。 现代CAPP系统是一种工艺设计的工作平台，它需要用一种通用的对象模型来抽象CAPP的数据结构，并且这种模型能提供一种简单的方式用于软件模块之间互操作，以此来提供方便软件功能的扩充、软件功能修改以及二次开发手段。

    国际上提供此类模型的标准有许多，例如OMG 提供的CORBA，Apple支持的OpenDoc和IBM所支持SOM(System Object Model)，但基于Windows平台中Microsoft 提供的COM(Component Objecty Model)已经成为事实上的“工业标准”，到目前为止，世界上大约有200,000,000个基于COM的计算机软件系统在运行，1999年，基于COM的第三方软件部件的需求总价值达到4.1亿美元。目前COM不仅支持Windows平台，而且支持Macintosh和部分Unix系统。

    COM实质上是一种协议，它建立了一个软件模块和另一个软件模块之间的连接，然后按照一定的规则将其描述出来。当这种连接建立起来后，两个模块之间就可以通过称作“接口”的机制来通讯。

    使用COM的优势在于CAPP软件系统的各模块能根据需求的不同来选择不同的最合适的计算机语言开发，而各模块能通过COM来无缝的集成。如果软件进行升级，则只需要对发生改变的部件进行升级即可。使用COM的另外一个理由是程序的复用，以及有大量的第三方软件部件可以利用。大大降低了软件的开发风险和软件开发后期的维护工作量。 同时COM也是一个不断发展和完善的系统，DCOM(Distributed COM)为分布式的网络应用提供了基础，COM+又为优化COM的应用提供了兼容的、易于升级的新标准。

    （3）现代CAPP软件应是一个完整的分布式网络应用系统。